[实用新型]一种孔隙自生成磨料磨具

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密和超精密磨削加工领域，特别是一种能够在加工过程中，在磨具表层生成孔隙的孔隙自生成磨料磨具。

背景技术

目前，使用超硬磨料砂轮(金刚石砂轮、CBN砂轮)磨削加工是硬脆难加工材料获得高精度的高效加工方法。但在超硬磨料磨具多年的生产应用中，也暴露出其自身固有的缺陷，主要表现在：非金属结合剂超硬砂轮对磨粒把持力低、易脱落、耐用度较差、加工成本高；金属结合剂超硬砂轮难修整，磨粒出刃难、出刃后出露度难以保持。另一方面，由于结合剂密实，砂轮表面容易堵塞(容屑空间小)，易造成工件表面烧伤等表面损伤问题，影响工件的加工质量。容屑空间及其保持性已成为制作超细磨粒砂轮的主要难题之一。因此，对于超硬磨料砂轮的超精密加工而言，提高结合剂对磨粒的把持力，从而提高磨具的精度保持性和耐用度，和提高磨具的可修整性从而提高磨削效率、防止表面损伤是一对矛盾，研究一种能化解这对矛盾，应用于大批量生产的可实现高一致性、低损伤、低成本的超硬微细磨料磨具精密高效加工技术显得的极为迫切。

针对树脂结合剂砂轮磨粒把持力弱的问题，在磨粒表面镀上活性金属，通过活性金属与磨料和结合剂的化学反应与扩散作用，提高结合剂对磨料的把持力，诞生了镀铱砂轮。但镀铱砂轮中活性元素主要通过纯固态或半固态的反应与磨粒结合，结合强度无法与金属结合剂砂轮相比。

为解决磨粒出刃难的问题，将孔隙结构引入金属胚体产生了多孔金属结合剂砂轮。多孔金属结合剂金刚石砂轮虽然具有陶瓷结合剂超硬磨料砂轮易修整的特点，但以牺牲结合强度为代价。

针对金属结合剂砂轮难修整的问题，出现了以电解在线修整(Electronic in-processdressing，ELID)为代表的砂轮修整方法。但以上这些砂轮修整方法，往往需要复杂的修整设备。一般来说，ELID磨削中氧化膜的厚度在几十微米到几百微米之间，对于细粒度的超硬磨料磨削来说，磨料粒度＜4μm，磨粒的出刃高度不会高于粒度的3/5，以6000#砂轮来计，出刃高度不会高于2μm。由于砂轮上覆盖的氧化膜厚度远大于磨粒的出刃高度，使砂轮表层磨料在磨削中不可能直接与工件接触。对于微米、亚微米级的微细磨料砂轮而言，几十微米厚度的氧化膜层内就包含了数量众多的磨料。由于氧化层的强度要大大低于结合剂基体的强度，很容易在磨削过程中，受到工件与砂轮之间的摩擦力、离心力等作用而被去除，将有相当一部分磨料在还未对工件产生的切削作用(发生磨损)之前就脱离了砂轮，增加的砂轮的无效损耗。

综上所述，目前超硬磨料磨具磨削加工虽然能够实现很高的材料去除率，但由于金属结合剂磨具密实，很难修整，容易造成工件烧伤等问题，影响加工质量；陶瓷结合剂磨具、多孔砂轮等虽然能有效的解决容屑空间等问题，但砂轮本身强度低，加工结构陶瓷等难加工材料时磨耗比大，提高了加工成本.ELID技术能够很好的解决砂轮的在线修整问题，但往往会造成超微细超硬磨料砂轮的无效损耗，增加生产成本.

因此，对于结构陶瓷、光学玻璃、光学晶体等难加工材料的超精密加工而言，增强磨具强度、降低磨具损耗与提高磨具的可修整性是一对矛盾，为了化解这对矛盾、研究可用于大批量生产的可实现高一致性、低损伤、低成本的精密高效的超硬磨料磨具及其相应的修整方法显得极为迫切。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出了一种孔隙自生成磨料磨具，以解决一般超硬磨料磨具增强对磨粒的把持力、降低磨具损耗和提高磨具的可修整性、减少表面损伤、提高加工效率的矛盾。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种孔隙自生成磨料磨具，其特征在于，包括超硬磨粒、起把持作用的结合剂以及可溶填充剂；全部所述的超硬磨粒表层涂覆有一层所述的可溶填充剂。

所述的超硬磨粒为金刚石或氮化硼磨粒。

一种情况，所述的超硬磨粒为金刚石超硬磨料，所述的结合剂为青铜结合剂或铸铁结合剂，所述的可溶填充剂为金属Zn。

所述的金刚石超硬磨料的磨粒粒度为W0.5-W40；所述的金刚石超硬磨料的浓度为100％-150％；所述的金属Zn的添加量量为金刚石磨料重量的20％-100％。